环保节能型H桥及SPWM直流电源式逆变器【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第1章　概述1

1.1　定义和研制背景1

1.1.1　定义1

1.1.2　SPWM多电平逆变器的研制背景2

1.2　发展过程和应用领域5

1.2.1　SPWM多电平逆变器的发展过程5

1.2.2　SPWM多电平逆变器的应用领域5

1.3　基本工作原理、分类及特点6

1.3.1　传统SPWM多电平逆变器的工作原理与分类6

1.3.2　传统SPWM多电平逆变器的特点8

1.4　SPWM多电平逆变器的基本单元分析法9

1.4.1　基本单元10

1.4.2　SPWM多电平逆变器的基本单元组成10

1.5　SPWM多电平逆变器所用的开关器件12

1.5.1　晶闸管（SCR）12

1.5.2　可关断晶闸管（GTO）14

1.5.3　绝缘栅双极晶体管（IGBT）16

1.5.4　集成门极晶闸管（IGCT）17

1.5.5　开关器件的选择17

1.6　级联式多电平逆变器的结构及H桥功率单元19

1.6.1　级联式多电平逆变器的优缺点20

1.6.2　基本功率单元H桥的定义及典型级联结构20

第2章　H桥的构成及工作原理22

2.1　基本单元单相半桥式两电平逆变器22

2.2　2H桥的构成及其工作原理27

2.2.1　采用两电平SPWM控制法求解uab28

2.2.2　用单极性载波三角波SPWM控制法求解uab33

2.3　二极管钳位3H桥的构成及其工作原理35

2.3.1　二极管钳位式三电平逆变器36

2.3.2　二极管钳位式三电平逆变器的输出电压表示式38

2.3.3　采用层叠式SPWM控制法求解uAO40

2.3.4　二极管钳位3H桥逆变器43

2.4　电容钳位3H桥的构成及其工作原理44

2.4.1　电容钳位式三电平逆变器45

2.4.2　电容钳位3H桥逆变器47

2.5　混合钳位3H桥的构成及其工作原理48

2.5.1　混合钳位式三电平逆变器的结构原理49

2.5.2　混合钳位3H桥逆变器51

2.6　2H桥与3H桥的内在关系与应用比较52

2.6.1　2H桥与钳位式三电平逆变器的输出电压52

2.6.2　3H桥、2×2H桥与钳位式五电平逆变器的输出电压54

2.6.3　2H桥、钳位式多电平逆变器及3H桥的对比61

第3章　H桥的SPWM级联叠加63

3.1　H桥级联SPWM多电平逆变器的结构与特点63

3.2　H桥级联的条件及级联的种类64

3.2.1　H桥级联叠加的条件65

3.2.2　H桥级联叠加的种类66

3.3　IGBT-2H桥级联叠加SPWM多电平逆变器67

3.3.1 SPWM-2H桥的串联级联叠加68

3.3.2　SPWM-2H桥的并联级联叠加71

3.3.3　SPWM-2H桥的串-并联级联叠加72

3.3.4　SPWM-2H桥串-并联级联叠加的控制电路73

3.4　IGBT-3H桥级联叠加SPWM多电平逆变器75

3.4.1　采用反相层叠SPWM控制的3H桥逆变器75

3.4.2　IGBT-3H桥的串联级联叠加79

3.4.3　IGBT-3H桥的并联级联叠加80

3.4.4　IGBT-3H桥的串-并联级联叠加81

3.4.5　IGBT-3H桥串-并联级联叠加的控制电路82

3.5 IGBT-2H桥与3H桥的混合级联叠加逆变器84

3.5.1　一个2H桥与一个钳位式三电平逆变器的级联叠加84

3.5.2　一个2H桥与一个3H桥的混合级联叠加85

3.6　不同开关器件、不同直流电压的2H桥的级联叠加87

3.6.1 用GTO与IGBT做开关的两级2H桥串联级联叠加88

3.6.2　用GTO与IGBT做开关的三级2H桥串联级联叠加92

3.6.3　采用不同开关器件、不同直流电压的其他2H桥的级联叠加方式94

3.7　不同开关器件、不同直流电压的2H桥与3H桥的混合级联叠加96

3.7.1　2H桥与3H桥的混合级联叠加99

3.7.2　2H桥与不对称3H桥的混合级联叠加103

3.8　2H桥的三进制（3 N-1）级联叠加106

3.8.1 两个2H桥3 N-1级联叠加式九电平逆变器109

3.8.2　三个2H桥3 N-1级联叠加式二十七电平逆变器115

3.9　公用一个桥臂的2H桥二进制（2 N-1）级联叠加118

3.9.1　两个2H桥臂级联叠加式七电平逆变器120

3.9.2　三个2H桥臂级联叠加式十五电平逆变器124

3.9.3 四个2H桥臂级联叠加式三十电平逆变器130

3.10　三相半桥式逆变器的级联叠加135

3.10.1 三相半桥式SPWM逆变器的输出电压表示式135

3.10.2　三相半桥式SPWM逆变器的级联叠加方式140

3.10.3　三相半桥式SPWM逆变器的串-并联混合级联叠加144

3.11 三相SPWM逆变器的线电压串联级联叠加148

3.11.1 电路中的电压、电流和功率关系149

3.11.2　控制方式、特点和扩展152

3.12　开绕组双端供电电路153

第4章　H桥SPWM级联叠加的控制方法158

4.1 H桥SPWM级联叠加的控制158

4.1.1 H桥SPWM级联叠加的必备条件159

4.1.2　H桥级联的主要叠加方式与控制方法161

4.2　基本单元两电平SPWM控制法163

4.2.1　2H桥级联叠加的输出电压166

4.2.2　2H桥级联的控制电路及仿真波形167

4.3 载波三角波移相SPWM控制法（CPS-SPWM）171

4.3.1　与基本单元两电平SPWM控制法的关系174

4.3.2　双极性载波三角波移相SPWM控制法的输出电压表示式176

4.3.3　单极性载波三角波移相SPWM控制法的输出电压表示式177

4.4　载波三角波层叠式SPWM控制法179

4.4.1 载波三角波单层层叠式SPWM控制法179

4.4.2　载波三角波多层层叠式SPWM控制法182

4.4.3　五电平逆变器的输出电压表示式184

4.4.4　七电平逆变器的输出电压表示式187

4.4.5 电平数为N+1，载波层数为N时uA的通用表示式189

4.5　载波三角波分段层叠式SPWM控制法189

4.5.1　不同开关器件2H桥混合级联的分段层叠式SPWM控制法190

4.5.2　不同开关器件2H桥与3H桥级联叠加的分段层叠式SPWM控制法192

4.6　开关频率优化SPWM控制法196

4.7　性能指标的实现与性能对比199

4.7.1　各种SPWM控制法的消谐波性能199

4.7.2　电容电压的平衡控制201

第5章　独立SPWM直流电源级联式多电平逆变器202

5.1 引言202

5.2　SPWM直流电源逆变器203

5.3　独立直流电源的级联叠加方式205

5.4　独立SPWM直流电源的级联叠加210

5.4.1　两个独立SPWM直流电源的级联叠加210

5.4.2　五个独立SPWM直流电源的级联叠加211

5.5　独立SPWM直流电源级联式多电平逆变器212

5.5.1　两个独立SPWM直流电源级联式多电平逆变器212

5.5.2　五个独立SPWM直流电源级联式多电平逆变器216

5.5.3　独立SPWM直流电源级联式多电平逆变器的同族电路219

5.6　独立直流电源N×N′双级联串联叠加多电平逆变器221

5.6.1　独立直流电源2×2双级联串联叠加多电平逆变器221

5.6.2　独立直流电源3×2双级联串联叠加多电平逆变器223

5.7　独立直流电源N×N′双级联串-并联叠加多电平逆变器226

5.7.1　独立直流电源2×2双级联串-并联叠加多电平逆变器226

5.7.2　独立直流电源3×2双级联串-并联叠加多电平逆变器228

5.8　采用二极管的二进制（2 N-1）级联叠加式多电平逆变器230

5.8.1　逆变器的工作波形230

5.8.2　逆变器的PWM控制231

5.8.3　采用二极管的二进制级联叠加式三十电平逆变器234

5.9　独立SPWM直流电源级联式多电平逆变器的特点与开发前景239

5.10　叠加控制开关的ZVS和ZCS电路244

第6章　直流电容分压SPWM直流电源级联式多电平逆变器246

6.1 引言246

6.2　电容分压直流电源的级联叠加247

6.3 电容分压SPWM直流电源的级联叠加250

6.4 电容分压SPWM直流电源级联式多电平逆变器251

6.4.1　逆变方式与控制电路251

6.4.2　单相电容分压SPWM直流电源级联式多电平逆变器253

6.4.3　电容分压SPWM直流电源级联式多电平逆变器的同族电路257

6.5 电容分压直流电源N×N′双级联串联叠加多电平逆变器261

6.5.1 电容分压2×2双级联串联叠加多电平逆变器262

6.5.2　电容分压3×2双级联串联叠加多电平逆变器264

6.6　电容分压直流电源N×N′双级联串-并联叠加多电平逆变器266

6.6.1 电容分压直流电源2×2双级联串-并联叠加多电平逆变器266

6.6.2　由容分压直流电源3×2双级联串-并联叠加多电平逆变器268

6.7 电容分压SPWM直流电源级联式多电平逆变器的特点与发展前景270

6.8　变压器初级磁合成的推挽式多电平逆变器277

6.8.1 变压器初级磁合成推挽式多电平逆变器的构成与工作原理279

6.8.2　控制方式280

6.8.3　变压器初级磁合成推挽式多电平逆变器的串、并联级联叠加282

第7章　H桥的多重叠加286

7.1 引论286

7.2　N个2H桥多重叠加的谐波分组特性及“消去法”287

7.2.1　多重叠加的谐波分组特性288

7.2.2　多重叠加的“消去法”291

7.3　N个2H桥多重叠加的余弦规律294

7.3.1　N=6或N=9的多重叠加方式298

7.3.2　N=6的余弦规律合成法应用实例299

7.4　多重叠加法的PWM调制301

7.4.1 阶梯起点角在分点上303

7.4.2　阶梯波起点角在分点之间304

7.5 多重叠加法PWM调制的应用举例305

7.5.1　6个2H桥实现5个方波电压的叠加306

7.5.2　6个2H桥实现5个方波电压叠加的PWM控制311

7.6　三相逆变器的多重叠加315

7.6.1　N′＝2的三相方波电压的多重叠加316

7.6.2　4个三相逆变器多重叠加组成的UPS电源322

7.7　4个三相逆变器的？-△多重叠加式逆变器329

第8章 电流型H桥及TPWM直流电流源级联式逆变器339

8.1　定义和特点339

8.2 电流型逆变器的PWM调制与级联叠加341

8.2.1 电流型逆变器的PWM控制法及特点342

8.2.2　电流型逆变器的级联叠加344

8.3 三相典型电流型TPWM逆变器及其并联级联叠加345

8.3.1 三相典型电流型TPWM逆变器345

8.3.2　三相典型电流型TPWM逆变器的并联级联叠加349

8.4　2H桥三相电流型TPWM逆变器及其并联级联叠加350

8.4.1 2H桥三相电流型TPWM逆变器350

8.4.2　2H桥三相电流型TPWM逆变器的并联级联叠加353

8.5　TPWM直流电流源级联式多电平逆变器354

8.5.1　TPWM直流电流源逆变器354

8.5.2　TPWM直流电流源级联式多电平逆变器简介357

8.6　TPWM直流电流源N×N′双级联并联叠加多电平逆变器361

8.7　TPWM直流电流源级联式多电平逆变器的特点与开发前景363

8.8　TPWM直流电流源并联级联式多电平逆变器的应用365

第9章　应用举例368

9.1 引言368

9.2　2H桥级联式变频器370

9.2.1　30相输入整流电路370

9.2.2　2H桥级联式十一电平逆变电路372

9.3　采用2H桥级联式多电平逆变器的中压变频器实例374

9.3.1 日本东芝公司生产的TOSVERT-MV变频器374

9.3.2　美国罗宾康公司的完美无谐波变频器377

9.3.3 日本三菱电机公司的PMT-F500HV变频器379

9.4　独立SPWM直流电源级联式多电平逆变器在变频器中的应用380

9.4.1　在完美无谐波变频器中的应用380

9.4.2　在电动汽车驱动系统中的应用382

9.5　多电平逆变器在大功率UPS中的应用386

9.5.1　独立SPWM直流电源级联叠加式UPS387

9.5.2　采用二极管的二进制（2 N-1）级联叠加式UPS392

9.6　2H桥级联叠加逆变器在静止同步补偿器中的应用399

9.7　采用2H桥级联叠加逆变器的电力有源滤波器404

9.7.1　参考电流的检测405

9.7.2　CSAPF的无差拍控制方式406

参考文献410